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VOCs气态污染物监测:罐采样-GC/MS连系手艺概述与

发布时间:2017/11/30 00:00

  气态挥发性有机物(VOCs)的污染严重要挟人们的健康,因此对它的监测手艺的研究也愈来愈多。此中罐采样与气相色谱/质谱联用的检测手艺在VOCs气态污染物测定中的利用慢慢遭到存眷。对罐采样手艺进行了综述,重点先容了罐采样与气相色谱/质谱联用手艺在情况空气、室内空气、废气中VOCs检测的利用。

  “挥发性有机化合物是大气情况中的重点污染物之一,其首要成份为烃类、含氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类、低沸点的多环芳烃类等,种类繁多且成份复杂。

  情况空气中挥发性有机化合物首要来历于产业废气、汽车尾气、光化学污染物等。此类化合物大多有毒性及必然的刺激性气息,易被皮肤、黏膜等接收,具有致突变、致畸、致癌性,对人体的健康发生有不成估计的侵害,已日趋遭到人们的存眷,成为国表里研究的核心。

  一般的VOCs采样阐发方式如吸附解析法、热脱附法等,因为活络度较差、采样时候长、通用性较差等缺点使其利用有必然的局限性。而Summa罐采样法可以降服上述不足,是今朝空气采样中比力好的方式。本文具体先容了罐采样方式及其与气相色谱/质谱联用手艺在VOCs检测中的利用。

  1 罐采样手艺

  “罐采样首要是经由过程罐内负压主动收集现场空气,可以或许完全还原现场空气状况。

  

  气体样品收集后,在Summa罐中保留不变,特别是样品放在颠末硅烷化处置过的Summa罐中可以保留几个月。李振国发此刻某些环境下,气罐中的气体夹杂物组分将产生改变以致于不克不及代表被收集的样品。气罐概况面积有限,所有的气体都争可供给的活性点,是以不克不及肯定尽对存储不变刻日,荣幸的是在正常收集情况空气的利用前提下,即便贮存30天罐中的大大都VOCs都接近它们原始的浓度。别的罐采样还可用泵加压手艺增大采样体积使得样品压力到达10~20倍大气压,用于阐发的样品量大大增添 。Bottenheim 等 利用加不锈钢泵的26L电抛光罐收集样品,使罐压终究到达 258 atm。 Grosjean 等利用电抛光罐采样GC-FID和GC-MS联用法对巴西某市空气进行阐发,采样时操纵泵将罐加压到30磅,研究检测出空气中所含的150种VOCs。是以,加压增大采样体积能削减采样进程中污染和吸附损掉酿成的影响。

  “Summa罐的罐体首要有抛光处置和硅烷化两种。此中经典抛光处置的Summa不锈钢罐取样手艺,是美国EPA采取的尺度方式(TO-14、TO-15)。

  采样时用泵将罐中空气收集成正压,多用于非极性物资的阐发。其长处是可避免吸附剂采样时的穿透分化息争析,但采样装备价钱昂贵、标样的制备和罐的清洗费时吃力,且不克不及对样品进行预浓缩。不锈钢的采样罐手艺在国表里的挥发性有机物的测定中利用较多。Batterman等利用抛光处置的Summa罐在阐发贮存挥发性有机物时发现,醛类和萜类在湿空气填充罐中的半衰期是18天,湿氮气中24天,干空气中最短为6天,研究表白Summa罐在贮存有机物时需要必然的湿度。采样时可以按照样品的种类和需要毗连流量阀节制气体的流速。Kwangsam等操纵安装了流量节制阀的6L苏码罐收集空气2小时。王伯光等采取内壁经抛光电钝化的不锈钢采样罐采样阐发了室内空气中挥发性有毒有机物,另外他还将限流阀、不锈钢过滤头和采样管毗连到采样罐入口对交通道路的空气进行样品收集,采样流量为30ml/min,每次采样时候为3h。

  内壁硅烷化的Summa罐在气体污染物的测定中利用较多。甲醛等极性组分和轻羰基化合物C2~C3组分一向被排挤在罐采样法以外,缘由在于要末它们在采样罐中不不变,要末在预浓缩或色谱分手傍边存在坚苦,而采取Summa罐的内壁硅烷化手艺可以解决这一困难。尹彦欣操纵硅烷化Summa罐对分歧场合如居室、汽车、超市的室内空气进行采样,操纵预浓缩器将气体样品冷聚焦,并往除水和二氧化碳,然后主动将样品导进气相色谱质谱,阐发此中的首要有机污染物。成果表白该方式采样快速简单,阐发操纵中不需利用任何有机试剂,尝试布景干扰少,定性阐发精确。

  “固然罐采样法可以同时收集多种所需样品,利用快速便利。可是该方式本钱高,对低浓度常常因贫乏响应的不变尺度物资而没法精确定值,同时仪器的检测限也限制该方式的推行利用。

  2 罐采样-气相色谱/质谱联用手艺

  因为罐采样只是一种空气样品的采样手段,在气态VOCs测定进程中样品收集后,凡是会与气相色谱或气相色谱/质谱联用的检测手艺对气态VOCs中的组分进行定性或定量的阐发。

  气相色谱法是近二十年来敏捷成长起来的一种新的分手阐发方式,它具有高效能、高选择性、高活络度、阐发速度快、利用规模广和样品用量小等特点,特别对异构体和多组分夹杂物的定性、定量阐发更能阐扬其感化,因此在VOCs检测方面获得了普遍利用。

  “一般用于罐采样气相色谱阐发的检测器有:火焰离子化检测器(FID)、电子捕捉检测器(ECD)、质谱检测器(MS)、火焰电离检测器(FPD)等,此中FID与MS经常使用于气态VOCs的阐发测定。

  21 罐采样-GC/MS

  1957年Holmes等起首实现了气相色谱与质谱联用,首要是操纵气相色谱法对夹杂物的高效分手能力和质谱法对纯化合物的精确判定能力而开辟的阐发方式。采取罐采样对真实的气态物资进行收集,再与气相色谱/质谱联用可对情况样品中所含的挥发性和半挥发性有机化合物进行精确地定性、定量阐发和检测,且与其他手艺比拟有没有可对比的优胜性。孙焱婧等将Summa罐采样气相色谱/质谱法与VOCs在线监测法进行定性对照,成果表白,尝试的VOCs的Summa罐采样气相GC-MS法的误差在可接管规模内,具有必然的情况合用性。Goldthorp等研究比力了罐采样-GC/MS和便携式IR两种方式对空气中轻碳氢组分排放的监测,成果表白,便携式IR不克不及知足研究的需要,而罐采样-GC/MS可以取得较为完全的排放模子。

  鉴于罐采样-GC/MS结合手艺较高的定性定量阐发能力,是以在气态VOCs的检测中阐扬了主要的感化。Chiang等利用不锈钢罐天天收集台湾南部臭氧分歧格地域VOCs样品,并用GC-MS对C3~C11的碳氢化合物进行阐发研究,获得了抱负的成果。肖珊美等和李振都城采取苏码罐采在线液质联用样手艺,预浓缩系统与GC-MS联用,成立了测定情况空气中41种挥发性物的检测方式,研究表白该方式采样便利,活络度高,精确度高,且样品保留时候长,并且尽大部门有机物该法检出限达02ppbv,收受接管率在86%~105%的规模。

  灵活车尾气等污染也是城市大气VOCs的首要来历,并成为影响城市情况空气质量的主要身分。Mei-Yin等利用罐采样GC-MS联用法阐发检测了台北某地道中的56种VOCs,检出限为01~07ppbv。鲁君和吴迓名等别离操纵罐采样-气相色谱/质谱法测定上海市首要交通干道和某越江地道空气中的挥发性有机物,成果共检测出78中VOCs,阐发了上海市和地道废气样品中挥发性有机物的污染程度并查了然地道空气中挥发性有机物的种类和构成。

  在室内污染的测定中,罐采样-GC/MS联用手艺也是经常使用的检测手艺之一。谭和同等采取罐采样GC/MS阐发方式测定室内空气中的甲醛,考查了固结水对样品阐发浓度的影响、样品在罐中不变贮存的时候,成果表白在样品收集及贮存进程中应避免呈现冷凝水,正常环境下样品能在罐中不变存储1个月以上;研究了该阐发方式的特征如检出下限、收受接管率、线性响应规模、紧密度、不变性及方式扩大不肯定度,证实该方式比现行国度尺度方式不变、精确、检出限低。李月娥采取预冷浓缩系统和蔼相色谱—质谱联用,成立了测定室内空气中39种挥发性有机物的阐发方式,该方式采取苏码罐采样,经液氮预冷冻浓缩后,用GC-MSD检测。研究表白苏码罐采样预冷浓缩和蔼—质联用手艺测定室内空气中痕量挥发性有机物的阐发方式,重现性好,可以屡次进样阐发,有对劲的精确度和活络度。

  另外在出产燃烧的有组织排放中,罐采样与气相色谱/质谱系统阐发联用在VOCs的测定中多组分的定性和定量也阐扬了感化。

  22 罐采样-GC/FID

  罐采样与气相色谱联用,以FID作为检测器也是测定VOCs的经常使用的手艺。FID是一种操纵氢气/空气火焰的热能和化学能作电离源,使有机物电离,发生微电流而响应的检测器。它是粉碎性的质量型检测器,其响应值取决于单元时候进进检测器的组份量,峰高跟着载气流速的增添而增大,峰面积根基不变。FID对气体流速、压力和温度转变不敏感。它对H2O、O2、N2、CO和CO2等无响应,但对几近所有的有机化合物均有响应,出格是对烃类活络度高,且响应与碳原子数成正比,检测限达10~12g/s。Yoshiko等利用不锈钢罐收集草原植被中的空气,用GC/FID法测出约40种非甲烷挥发性有机物。

  谭和同等采取Summa罐收集样品,主动进样器进样,三级冷阱预浓缩样品,气相色谱(GC)柱分手,氢火焰离子化检测器(FID)检测,并采取自立研制的夹杂尺度气体定性定量阐发,从而获得各室内挥发性有害有机物及总挥发性有机物(TVOC)浓度。研究表白全采样GC/FID检测室内挥发性有害有机物方式样品贮存时候长,加标收受接管率、线性规模、精确度、紧密度等方式特征较国度尺度方式有较着改良。FID检测器替换MS检测器不但知足方式学对方式特征的要求,更较着下降了阐发本钱。Olso等操纵Summa罐瞬时采样法收集85个样品,并用GC/FID对样品中53种VOCs进行检测。

  氢火焰离子化检测器(FID)对有机污染物进行定性和定量测定是比力成熟的方式之一,经常使用于非甲烷总烃的测定。Seila等对空气中的VOC进行检测,利用罐采样GC/FID对空气中C2~C10+的碳氢有机物进行研究无机质谱。Mugica等研究食品烹制时辰开释的非甲烷有机物时用6L的Summa在分歧餐饮行业收集样品并由FID阐发。

  23 其他联用方式

  除上述联用方式,罐采样还可以与GC/ECD、GC/FPD等联用。戴秋萍等研究会商了空气罐采样、三级冷阱预浓缩对气体样品进行前处置,气相色谱-火焰光度检测器等对空气中七种恶臭污染物进行阐发,成果表白该阐发方式精确靠得住,可用于空气中恶臭污染物的检测。

  3 小 结在线检漏仪

  操纵罐采样能收集并再现真实气体这一特点,加上与气相色谱或气相色谱/质谱联用的检测手艺,罐采样法在气态VOCs污染监测中的利用愈来愈普遍。但因为容器特点致其取得的样品浓度低,这就要求阐发和监测仪器的紧密度响应增高,检出限下降,本钱也响应进步。为此,削减罐中样品的残留量,增添可测样品的体积,进步预浓缩系统的有用性相当主要。

  作者:李丹 戴玄吏等,单元常州大学和常州市情况监测中间

  文章登载于情况工程2013年第四期。

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